Trojfázový mostíkový usmerňovač - princíp činnosti a obvody
Ak sa pre obvody jednosmerného prúdu s nízkym výkonom používajú jednofázové alebo mostové jednofázové usmerňovače, potom sú niekedy potrebné trojfázové usmerňovače na napájanie vyšších výkonových zaťažení.
Trojfázové usmerňovače umožňujú získať vysoké hodnoty konštantných prúdov s nízkou úrovňou zvlnenia výstupného napätia, čo má za následok zníženie požiadaviek na vlastnosti vyhladzovacieho výstupného filtra.
Takže najprv zvážte jednofázový trojfázový usmerňovač zobrazený na obrázku nižšie:
V obvode s jedným koncom znázornenom na obrázku sú na svorky sekundárnych vinutí trojfázového transformátora pripojené iba tri. usmerňovač… Záťaž je pripojená k obvodu medzi spoločným bodom, kde sa zbiehajú katódy diód, a spoločnou svorkou troch sekundárnych vinutí transformátora.
Uvažujme teraz časové diagramy prúdov a napätí vyskytujúcich sa v sekundárnych vinutiach transformátora a jednej z diód trojfázového jednopólového usmerňovača:
Niektoré zariadenia s jednosmerným prúdom vyžadujú vyššie napájacie napätie, ako môže poskytnúť jeden vyššie uvedený obvod. Preto je v niektorých prípadoch vhodnejší trojfázový výsuvný obvod. Jeho schematický diagram je znázornený na obrázku nižšie.
Ako sme už poznamenali, požiadavky na filtre sú znížené, môžete to vidieť v grafoch. Tento obvod je známy ako trojfázový usmerňovač Larionovovho mostíka:
Teraz sa pozrite na diagramy a porovnajte ich s diagramom jednotiek. Výstupné napätie v mostíkovom obvode je ľahko reprezentované ako súčet napätí dvoch samostatných usmerňovačov pracujúcich v opačných fázach. Napätie Ud = Ud1 + Ud2. Počet výstupných fáz je samozrejme väčší a frekvencia sieťových vĺn je vyššia.
V tomto konkrétnom prípade šesť jednosmerných fáz namiesto troch, ktoré boli v jednom okruhu. Preto sú požiadavky na antialiasingový filter znížené a v niektorých prípadoch ho možno úplne odstrániť.
Tri fázy vinutí kombinované s dvoma polcyklami usmerňovania poskytujú základnú vlnovú frekvenciu rovnajúcu sa šesťnásobku frekvencie siete (6 * 50 = 300). To je možné vidieť z diagramov napätia a prúdu.
Mostíkové zapojenie možno vnímať ako kombináciu dvoch jednofázových trojfázových obvodov s nulovým bodom, pričom diódy 1, 3 a 5 sú katódovou skupinou diód a diódy 2, 4 a 6 sú anódovou skupinou.
Zdá sa, že dva transformátory sú spojené do jedného. V každom okamihu, keď prúd preteká diódami, sú do procesu súčasne zapojené dve diódy – jedna z každej skupiny.
Otvorí sa katódová dióda, na ktorú je aplikovaný vyšší potenciál v porovnaní s anódami opačnej skupiny diód a v skupine anód presne ten, ktorý majú diódy, na ktoré je aplikovaný potenciál nižší v porovnaní s katódami diód katódovej skupiny. otvára.
Prechod pracovných časových intervalov medzi diódami nastáva v momentoch prirodzeného spínania, diódy pracujú v poriadku. Výsledkom je, že potenciál spoločných katód a spoločných anód možno merať hornou a dolnou obálkou grafov fázového napätia (pozri diagramy).
Okamžité hodnoty usmernených napätí sa rovnajú potenciálnemu rozdielu medzi katódovými a anódovými skupinami diód, to znamená súčtu súradníc v diagrame medzi obálkami. Dopredný prúd sekundárnych vinutí je znázornený v diagrame odporového zaťaženia.
Podobne možno z trojfázového transformátora získať viac ako šesť fáz konštantného napätia: deväť, dvanásť, osemnásť a ešte viac. Čím viac fáz (čím viac párov diód) v usmerňovači, tým nižšia je úroveň zvlnenia výstupného napätia. Tu sa pozrite na obvod s 12 diódami:
Trojfázový transformátor tu obsahuje dve trojfázové sekundárne vinutia, jedna zo skupín je kombinovaná v obvode «trojuholník», druhá v «hviezde». Počet závitov v cievkach skupín sa líši 1,73-krát, čo umožňuje získať rovnaké hodnoty napätia z „hviezdy“ a z „trojuholníka“.
V tomto prípade je fázový posun napätí v týchto dvoch skupinách sekundárnych vinutí voči sebe navzájom 30 °.Pretože sú usmerňovače zapojené do série, výstupné napätie sa sčítava a frekvencia zvlnenia záťaže je teraz 12-krát vyššia ako frekvencia siete, pričom úroveň zvlnenia je nižšia.
Pozri tiež:
Riadené usmerňovače - zariadenie, schémy, princíp činnosti
Najbežnejšie schémy usmerňovania striedavého prúdu na jednosmerný prúd